MIT-Forscher finden Quelle von mysteriösen Fast Radio Bursts

Es werden immer wieder extrem energiereiche Radiowellen gemessen, die aus dem Weltall kommen. Diese Fast Radio Bursts (FRBs) gleichen einem Feuerwerk, das manchmal nur eine Tausendstelsekunde andauert, gleichzeitig aber genug Energie freisetzt, um ganze Galaxien zu durchdringen. 

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Seit 2020 erfährt man dank der auf FRB-Erkennung optimierten Radioteleskope des Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) viel mehr über das 2007 entdeckte Phänomen. Zwar ist sich die Forschung darüber einig, dass die Ausbrüche von extrem kompakten Objekten wie Neutronensternen ausgehen. Die genaue Physik ihrer Entstehung ist aber noch ein Rätsel. So sind einige Forscher der Ansicht, dass FRBs direkt aus der Magnetosphäre der Neutronensterne feuern, während andere meinen, dass die Radiowellen in beachtlicher Entfernung davon ausbrechen und Teil einer Schockwelle sind, die sich vom Neutronenstern wegbewegt. 

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Beweis für Quelle, wo FRBs ausbrechen

US-Forscher lieferten nun den ersten Beweis dafür, dass die Radiowellen in unmittelbarer Nähe des Neutronensterns ausbrechen. Am Donnerstag wurde ihre Studie in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht. Die Wissenschaftler vom MIT haben dazu einen bestimmten FRB mit einer neuen Technik genauer unter die Lupe genommen.
Um ihren Verdacht zu überprüfen, dass Radiowellen in direkter Nähe zum Neutronenstern entstehen, nahmen sie den FRB 20221022A unter die Lupe. Die Radiowelle wurde 2022 in einer 200 Millionen Lichtjahre entfernten Galaxie detektiert und dauerte 2 Sekunden lang.

Den genauen Entstehungsort von FRB 20221022A fanden die Forscher, indem sie die Szintillation des Signals unter die Lupe nahmen. Dieser Effekt tritt auf, wenn Licht von einer kleinen, hellen Quelle wie einem Stern durch ein Medium wie das Gas einer Galaxie fällt. Durch das Gas wirkt etwa Sternenlicht aus der Ferne so, als ob es funkeln würde. Je kleiner und weiter entfernt ein Himmelskörper ist, desto stärker funkelt er. Die natürliche Linse des Gases erlaubte es den Forschern, auf die FRB-Stelle zu zoomen. So konnten sie feststellen, dass der Ausbruch aus einer extrem kleinen Region von rund 10.000 Kilometern um den Neutronenstern stammen muss. Das bedeutet, die Quelle des FRBs ist innerhalb der Magnetosphäre des Neutronensterns. 

Verräterische Funkel-Geometrie

Dank dieser Hinweise fanden die Forscher heraus, dass der Ausbruch des FRB in unmittelbarer Nähe zu einem Neutronenstern stattfinden muss. Sie haben nun den Beweis geliefert, dass FRBs in der Magnetosphäre des Neutronensterns entstanden. 

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„Es gab viel Diskussion darüber, ob diese kräftige Radiostrahlung überhaupt aus diesem extremen Plasma entweichen kann", erklärte die leitende Forscherin Kenzie Nimmo gegenüber MIT News. Dank der neuen Ergebnisse können Wissenschaftler die Entstehung von FRBs nun wieder ein Stück weit besser verstehen. Die Forschungsergebnisse geben aber neue physikalische Fragestellungen auf - etwa in welcher konkreten Form die Ausbrüche der Radiowellen in der Magnetosphäre überhaupt möglich sind.